Keberhasilan dalam pengembangan kualitatif bidang ini dicapai oleh para ilmuwan dari Institut Sintesis Petrokimia. A.V. Topchiev RAS, yang mengembangkan teknologi yang memastikan produksi bensin sintetis ramah lingkungan beroktan tinggi menggunakan skema pemrosesan selulosa kayu yang paling sederhana dan ekonomis dengan hasil produk akhir yang baik yang memenuhi persyaratan standar Euro-4 yang menjanjikan.

Inti dari metode pembuatan bensin sintetis dari selulosa kayu adalah sebagai berikut.
Pertama, gas sintesis yang mengandung hidrogen, karbon oksida, air, sisa hidrokarbon yang tidak bereaksi setelah produksinya, serta mengandung atau tidak mengandung nitrogen pemberat diperoleh dari selulosa kayu pada tekanan tinggi. Kemudian, dengan kondensasi, air dipisahkan dan dikeluarkan dari gas sintesis, dan kemudian dilakukan sintesis katalitik satu tahap dimetil eter dalam fase gas. Campuran gas yang diperoleh, tanpa mengisolasi dimetil eter darinya, dilewatkan di bawah tekanan melalui katalis - zeolit ​​​​silikon tinggi yang dimodifikasi - untuk menghasilkan bensin, dan aliran gas didinginkan untuk mengisolasi bensin sintetis.

Gas sintesis dihasilkan dari selulosa kayu dengan berbagai cara, misalnya melalui proses oksidasi parsial bahan baku hidrokarbon di bawah tekanan, yang memungkinkan untuk diproses secara katalitik tanpa kompresi tambahan. Atau diperoleh dengan reformasi katalitik bahan baku hidrokarbon dengan uap atau dengan reformasi autotermal. Dalam hal ini proses dilakukan dengan menyuplai udara, atau udara yang diperkaya oksigen, atau oksigen murni. Opsi lain juga telah di-debug. Pada tahap ketiga dilakukan proses Fischer – Tropsch sendiri, dimana sintesis hidrokarbon cair terjadi berdasarkan komponen gas sintesis. Misalnya, ketika syngas (campuran karbon monoksida CO dan hidrogen H2) dilewatkan ke katalis yang mengandung besi tereduksi (besi murni Fe) yang dipanaskan hingga 200°C, campuran hidrokarbon jenuh dominan (bensin sintetik) akan terbentuk.

Untuk pertama kalinya, bahan bakar cair sintetis GTL diproduksi dalam jumlah besar di Jerman selama Perang Dunia ke-2 1939-45, yang disebabkan oleh kekurangan minyak. Sintesis dilakukan pada suhu 170-200 °C, tekanan 0,1-1 Mn/m2 (1-10 pagi) dengan katalis berbasis Co; Hasilnya adalah bensin (Kogazin 1, atau syntin) dengan angka oktan 40-55, solar berkualitas tinggi (Kogazin II) dengan angka setana 80-100, dan parafin padat. Penambahan 0,8 ml timbal tetraetil per 1 liter bensin sintetik meningkatkan angka oktannya dari 55 menjadi 74. Sintesis menggunakan katalis berbahan dasar Fe dilakukan pada suhu 220 °C ke atas, pada tekanan 1-3 Mn/m2 (10-30 pagi). Bensin sintetis yang diproduksi dalam kondisi ini mengandung 60-70% hidrokarbon olefin dengan struktur normal dan bercabang; angka oktannya 75-78. Selanjutnya, produksi SLT bahan bakar cair sintetis dari CO dan H2 tidak banyak dikembangkan karena biayanya yang tinggi dan rendahnya efisiensi katalis yang digunakan. Selain bensin sintetis dan solar, komponen bahan bakar beroktan tinggi diproduksi secara sintetis dan ditambahkan ke dalamnya untuk meningkatkan sifat anti-benturan. Ini termasuk: isooctane, diperoleh dengan alkilasi katalitik isobutana dengan butilena; bensin polimer - produk polimerisasi katalitik dari fraksi propana-propilena, dll. Lihat Lit.: Rapoport I. B., Bahan bakar cair buatan, edisi ke-2, M., 1955; Petrov A.D., Kimia bahan bakar motor, M., 1953; Lebedev N.N., Kimia dan teknologi sintesis organik dasar dan petrokimia, M., 1971).

Uap (pada suhu 200°C atau lebih) melewati setrika.

Tergantung pada suhu, terbentuklah zat berikut pada dinding reaktor: Fe + H2O = FeO + H2 + panas (karat) atau 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 + kalor (skala).

Ini adalah reaksi standar untuk memproduksi hidrogen di industri. Oksida besi bekas kemudian harus direduksi kembali menjadi besi.

Hal ini dilakukan seperti ini: FeO + CO = Fe + CO2.

CO dihasilkan ketika CH (bensin) mengenai besi panas.

Bensin sintetis , diperoleh melalui hidrogenasi katalitik karbon monoksida, memiliki angka oktan rendah; Untuk memperoleh bahan bakar bermutu tinggi untuk mesin pembakaran dalam harus melalui proses tambahan.

Metil alkohol (metanol) dalam industri terutama diperoleh dari gas sintesis hasil konversi gas alam metana. Reaksi dilakukan pada suhu 300-600 °C dan tekanan 200-250 kgf/cm dengan adanya seng oksida dan katalis lainnya: CO + H2 -----> CH3OH

Produksi metil alkohol (metanol) dari gas sintesis ditunjukkan dalam diagram sirkuit yang disederhanakan

Homologisasi metanol menjadi etanol. Homologisasi adalah reaksi di mana senyawa organik diubah menjadi homolognya dengan memasukkan gugus metilen CH2. Pada tahun 1940, reaksi metanol dengan gas sintesis yang dikatalisis oleh kobalt oksida pada tekanan 600 atm dilakukan untuk pertama kalinya, menghasilkan etanol sebagai produk utama:

Penggunaan kobalt karbonil Co2(CO)8 sebagai katalis memungkinkan penurunan tekanan reaksi hingga 250 atm, sedangkan derajat konversi metanol menjadi etanol adalah 70%, dan produk utama, etanol, terbentuk dengan selektivitas sebesar 40%. Produk sampingan dari reaksi ini adalah asetaldehida dan ester asam asetat. Selanjutnya, katalis yang lebih selektif berdasarkan senyawa kobalt dan rutenium dengan penambahan ligan fosfin diusulkan, dan ditemukan bahwa reaksi dapat dipercepat dengan memasukkan promotor - ion iodida. Saat ini, selektivitas terhadap etanol sebesar 90% telah tercapai. Meskipun mekanisme homologasi belum sepenuhnya diketahui, mekanisme ini dianggap mirip dengan mekanisme karbonilasi metanol.

Isobutil alkohol digunakan untuk memproduksi isobutilena, sebagai pelarut, dan juga sebagai bahan baku untuk produksi beberapa reagen flotasi dan akselerator vulkanisasi di industri karet.

Dalam industri, isobutil alkohol dihasilkan dari karbon monoksida CO dan hidrogen H2, mirip dengan sintesis metanol. Mekanisme reaksi terdiri dari transformasi berikut:

Dehidrasi isobutil alkohol menjadi isobutilena merupakan reaksi katalitik. Penghapusan air dari molekul isobutil alkohol terjadi pada 370 °C dan tekanan 3-4 atm. Uap alkohol dilewatkan melalui katalis - alumina murni (aluminium oksida aktif)..

Salah satu skema teknologi umum untuk produksi isobutilena dengan dehidrasi isobutil alkohol disajikan di bawah ini.

Esterifikasi selanjutnya dari isobutilena dengan etil alkohol menghasilkan aditif yang mengandung oksigen pada bensin - etil tert-butil eter (ETBE) yang ramah lingkungan, yang memiliki angka oktan 112 poin (Metode penelitian).

Etil tert-butil eter ETBE adalah produk sintesis isobutilena dengan etanol:

Skema teknologinya sangat sederhana: komponen bahan mentah, dipanaskan dalam penukar panas, melewati reaktor, di mana kelebihan panas dihilangkan (reaksinya sangat eksotermik) dan dipisahkan dalam dua kolom.

Pada kolom rektifikasi pertama, n-butana dan butilena dipisahkan dari campuran reaksi, yang kemudian digunakan untuk alkilasi (isomerisasi), dan kolom kedua, ETBE yang sudah jadi dipisahkan dari atas, dan kelebihan metanol dari bawah, yang dikembalikan ke campuran mentah.

Katalisnya adalah resin penukar ion (sulfonic cation exchanger), derajat konversinya 94% (untuk isobutilena), kemurnian ETBE yang dihasilkan 99%.

Untuk 1 ton ETBE, dikonsumsi 360 kg etanol (100% etil alkohol) dan 690 kg isobutilena 100%.

Asam asetat merupakan senyawa organik dengan rumus molekul CH3COOH, dan merupakan prekursor pembuatan berbagai bahan kimia lainnya yang melayani berbagai industri pengguna akhir seperti tekstil, cat, karet, plastik dan lain-lain. Segmen aplikasi utamanya meliputi pembuatan monomer vinil asetat (VAM), asam tereftalat murni (PTA), asetat anhidrida, dan pelarut ester (etil asetat dan butil asetat).

Kompetensi produsen asam asetat: BP Plc (Inggris), Celanese Corporation (USA), Eastman Chemical Company (USA), Daicel Corporation (Jepang), Jiangsu Sofo (Group) Co. Ltd. (Cina), LyondellBasell Industries NV (Belanda), Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co. Ltd. (Cina), Perusahaan Shanghai Huayi (Grup) (Cina), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Ltd. (Tiongkok), dan Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Hongkong).

 Celanese adalah salah satu produsen produk asetil terbesar di dunia (zat antara kimia seperti asam asetat untuk hampir semua industri besar); produk antara asetil menyumbang sekitar 45% dari total penjualan. Celanese menggunakan proses karbonilasi metanol (reaksi metanol dan karbon monoksida); Katalis yang digunakan dalam reaksi dan produk yang dihasilkan (asam asetat) dimurnikan dengan distilasi.

 Pada bulan Januari 2013, Celanese dianugerahi paten AS (#7863489) untuk proses langsung dan selektif untuk produksi etanol dari asam asetat menggunakan katalis platina/timah. Paten ini mencakup metode produksi etanol secara selektif menggunakan reaksi fase uap asam asetat selama hidrogenasi pada komposisi katalis untuk menghasilkan etanol. Dalam salah satu perwujudan penemuan ini, reaksi asam asetat dan hidrogen dengan katalis platina/timah yang didukung oleh silika, grafit, kalsium silikat atau aluminosilikat secara selektif menghasilkan etanol dalam fase uap pada suhu sekitar 250 °C.

 Biaya produksi etil alkohol melalui asam asetat dan keunggulan kualitas

 Harga asam asetat, asetat anhidrida, monomer vinil asetat di AS

 Harga asam asetat, anhidrida asetat, monomer vinil asetat di Eropa

 Harga asam asetat, asetat anhidrida, monomer vinil asetat di Asia

Bagaimana cara memperoleh alkohol atau bahan bakar cair lainnya dari serbuk gergaji?

1. di Jerman pada akhir Perang Dunia II, semua tank menggunakan bahan sintetis. bahan bakar serbuk gergaji. dan mobil di Brasil menggunakan alkohol, 20% mobil di sana menggunakan alkohol. jadi memang benar, Anda bisa menggunakan fermentasi, menyulingnya dan mendapatkan alkohol dan Anda akan punya mobil
   Mungkinkah Anda bisa mendapatkan metana dengan bantuan bakteri? kemudian lebih baik lagi
2. Saya akan berbagi pengalaman saya, biarlah! Secara umum, Anda mengambil 1KG. Anda mengeringkan serbuk gergaji atau lainnya dengan sangat hati-hati, lalu menambahkan 1/3 volume elektrolit (asam sulfat) ke dalam labu atau yang lainnya melalui lemari es (akan ada sublimasi di sana)... Saya menyarankan Anda untuk membeli kulkas 450 dari Labtech dan jangan khawatir. Anda memanaskannya hingga suhu 150 derajat, dan Anda mendapatkan Metil Alkohol, dan ada esternya serta produk reaksi MUDAH TERBAKAR lainnya. cairannya bisa berbeda warna. tetapi biasanya berwarna kebiruan, sangat fluktuatif. Iya kalau masak jangan lupa tambahkan potongan Corundum (aluminium oksida), itu katalisnya. Segera setelah cairan dalam bejana atau labu berubah menjadi hitam hingga tidak dapat dikenali lagi, gantilah dan isi bagian berikutnya. dari 1 kg Anda akan mendapatkan sekitar 470 ml. alkohol, tapi hanya 700 sesuatu. Lakukan di tempat terbuka, berventilasi baik, dan jauh dari makanan. Ya, jangan lupakan masker dan respirator. Saring cairan hitam (bekas), dan lapisan atas akan terbakar dengan baik setelah dikeringkan. tambahkan ini ke bahan bakar juga.
3. Spesies jenis konifera - buruk. Biasanya, alkohol hidrolisis diperoleh dari pohon gugur. Faktanya, ada dua opsi di sini dan keduanya hampir tidak mungkin diterapkan di rumah. Tapi feses vodka pada umumnya hanya lelucon, karena produksinya tidak efisien dan konsumsi produk akhir bisa berbahaya bagi kesehatan. Pilihan pertama. Anda perlu meletakkan serbuk gergaji dalam tumpukan yang cukup besar di jalan, membasahinya dengan air dan membiarkannya selama beberapa tahun (tepatnya dua tahun atau lebih). Mikroorganisme anaerobik akan menetap di tengah tumpukan, yang lambat laun akan menguraikan selulosa menjadi monomer (gula) yang sudah dapat difermentasi. Selanjutnya - seperti minuman keras biasa. Atau opsi kedua yang diterapkan di industri. Serbuk gergaji direbus dengan larutan asam sulfat lemah pada tekanan tinggi. Dalam hal ini, hidrolisis selulosa terjadi dalam beberapa jam. Selanjutnya - penyulingan seperti biasa.
   Jika kita mempertimbangkan tidak hanya etil alkohol, maka kita dapat memilih cara lain, tetapi, sekali lagi, praktis tidak dijual di rumah. Ini adalah penyulingan serbuk gergaji kering. Bahan baku harus dipanaskan dalam wadah tertutup hingga 800-900 derajat. dan mengumpulkan gas yang keluar. Ketika gas-gas ini mendingin, kreosot (produk utama), metanol, dan asam asetat mengembun. Gas adalah campuran berbagai hidrokarbon. Sisanya adalah arang. Batubara jenis inilah yang dalam industri disebut arang, dan bukan dari api. Sebelumnya digunakan dalam metalurgi sebagai pengganti kokas. Setelah pemrosesan tambahan, karbon aktif diperoleh. Creosote adalah resin yang digunakan untuk bantalan tar dan tiang telegraf. Gas dapat digunakan seperti gas alam biasa. Sekarang cairan. Metil, atau kayu, alkohol disuling dari cairan pada suhu hingga 75 derajat. Ini bisa digunakan sebagai bahan bakar, tetapi hasilnya kecil dan sangat beracun. Berikutnya adalah asam asetat. Bila dinetralkan dengan jeruk nipis, diperoleh kalsium asetat, atau biasa disebut sebelumnya, bubuk cuka kayu abu-abu. Ketika dikalsinasi, aseton diperoleh - mengapa tidak bahan bakar? Benar, sekarang aseton diperoleh sepenuhnya secara sintetis.
   Sepertinya saya belum melupakan apa pun. Jadi kapan kita buka toko kreosot?
4. “Dan jika kita tidak menyuling vodka dari serbuk gergaji, lalu apa yang akan kita lakukan dengan lima botol?” (V.S. Vysotsky)
5. fermentasi zat manis. misalnya selulosa. Hanya untuk akselerasi Anda membutuhkan enzim-ragi. dan tentang metil alkohol... sebenarnya, dalam dosis kecil, itu mematikan.
6. Sublimasi.
7. Selulosa harus difermentasi dan kemudian disuling

Cairan yang diperoleh dengan menggunakan uraian ini adalah metanol. Ia juga dikenal sebagai metil (kayu) alkohol dan memiliki rumus - CH 3 OH.

Metanol dalam bentuk murni digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan tambahan beroktan tinggi pada bahan bakar motor, serta secara langsung sebagai bahan bakar beroktan tinggi (angka oktan => 115).

Ini adalah “bensin” yang sama yang digunakan untuk mengisi tangki sepeda motor dan mobil balap.

Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian di luar negeri, mesin yang menggunakan metanol bertahan berkali-kali lebih lama dibandingkan saat menggunakan bensin yang biasa kita gunakan, dan tenaganya, dengan volume kerja konstan, meningkat sebesar 20%.

Knalpot dari mesin yang menggunakan bahan bakar ini ramah lingkungan dan ketika diuji toksisitasnya, tidak terdeteksi adanya zat berbahaya.

Peralatan berukuran kecil untuk memproduksi bahan bakar ini mudah dibuat, tidak memerlukan pengetahuan khusus atau suku cadang yang langka, dan bebas masalah dalam pengoperasiannya. Kinerjanya bergantung pada berbagai alasan, termasuk dimensi.

Perangkat, diagram dan deskripsi perakitannya diberikan di bawah ini, dengan diameter reaktor hanya 75 mm, menghasilkan tiga liter bahan bakar jadi per jam. Selain itu, keseluruhan struktur memiliki berat sekitar 20 kg dan memiliki dimensi kira-kira sebagai berikut: tinggi 20 cm, panjang 50 cm, dan lebar 30 cm.

Kimia proses

Kami tidak akan mendalami varian proses kimia dan, untuk kesederhanaan perhitungan, kami akan berasumsi bahwa dalam kondisi normal (20 ° C dan 760 mmHg) gas sintesis diperoleh dari metana sesuai dengan rumus berikut:

2CH 4 + O 2 -> 2CO + 4H 2 + 16,1 kkal,

dari 44,8 liter metana dan 22,4 liter oksigen keluar 44,8 liter karbon monoksida dan 89,6 liter hidrogen, maka diperoleh metanol dari gas-gas tersebut sesuai dengan rumus:

BERSAMA + 2H 2<=>CH3OH

dari 22,4 l karbon monoksida dan 44,8 l hidrogen diperoleh: 12 g (C) + 3 g (H) + 16 g (O) + 1 g (H) = 32 g metanol.

Artinya, menurut hukum aritmatika, 32 g metanol dihasilkan dari 22,4 liter metana, atau kira-kira: dari 1 meter kubik metana disintesis 1,5 kg 100% metanol(ini ~2 liter).

Kenyataannya, karena rendahnya efisiensi dalam kondisi domestik, dari 1 meter kubik. gas alam Anda akan mendapatkan kurang dari 1 liter produk akhir (untuk opsi ini batasnya adalah 1 l/jam!).

Untuk tahun 2011 harganya 1 meter kubik. gas rumah tangga di Rusia adalah 3,6-3,8 rubel dan terus meningkat. Mengingat metil alkohol memiliki nilai kalor dua kali lipat bensin, kita mendapatkan harga yang setara dengan 7,5 rubel. dan terakhir, bulatkan menjadi 8 rubel. untuk pengeluaran lainnya - email. energi, air, katalis, pemurnian gas - masih jauh lebih murah daripada bensin dan berarti bahwa “permainan ini sepadan dengan lilinnya”!

Harga bahan bakar ini belum termasuk biaya pemasangan (bila beralih ke jenis bahan bakar alternatif selalu diperlukan jangka waktu swasembada), dalam hal ini harganya akan berkisar antara 5 hingga 50 ribu rubel, tergantung produktivitas, otomatisasi proses dan kekuatan siapa yang akan diproduksi.

Jika Anda merakitnya sendiri, biayanya setidaknya 2, dan maksimum 10 ribu rubel. Pada dasarnya uang tersebut akan digunakan untuk pekerjaan pembubutan dan pengelasan, serta untuk persiapan kompresor (bisa dari lemari es yang rusak, maka akan lebih murah) dan untuk bahan dari mana unit ini dirakit.

Perhatian: Metanol beracun. Ini adalah cairan tidak berwarna dengan titik didih 65°C, memiliki bau yang mirip dengan minuman alkohol biasa, dan dapat larut dalam segala hal dengan air dan banyak cairan organik. Ingatlah bahwa 50 mililiter metanol yang diminum berakibat fatal, dalam jumlah yang lebih kecil, keracunan produk penguraian metanol menyebabkan kehilangan penglihatan!

Prinsip pengoperasian dan pengoperasian perangkat

Diagram fungsional perangkat ditunjukkan pada Gambar. 1.

Air keran dihubungkan ke “saluran masuk air” (15) dan, selanjutnya mengalir, dibagi menjadi dua aliran: satu aliran (dibersihkan dari kotoran berbahaya dengan filter) dan melalui keran (14) dan lubang (C) masuk ke dalam mixer (1), dan aliran lainnya melalui keran (4) dan lubang (G) masuk ke lemari es (3), melewati mana air, yang mendinginkan gas sintesis dan kondensat metanol, keluar melalui lubang (Y).

Gas alam domestik, yang dimurnikan dari kotoran belerang dan bau-bauan, dihubungkan ke pipa “Gas Inlet” (16). Selanjutnya gas masuk ke dalam mixer (1) melalui lubang (B), dimana setelah bercampur dengan uap air, dipanaskan di atas burner (12) hingga suhu 100 - 120°C. Kemudian dari mixer (1) melalui lubang (D), campuran gas dan uap air yang dipanaskan masuk melalui lubang (B) ke dalam reaktor (2).

Reaktor (2) diisi dengan katalis No. 1, fraksi massa: 25% NiO (nikel oksida) dan 60% Al 2 O 3 (aluminium oksida), sisanya 15% CaO (kapur kapur) dan pengotor lainnya, aktivitas katalis - sisa fraksi volume metana selama konversi dengan uap gas hidrokarbon (metana), dimurnikan sempurna dari senyawa belerang, mengandung metana paling sedikit 90%, dengan perbandingan volume uap:gas = 2:1, tidak lebih dari:

pada 500°C - 37%
pada 700°C - 5%.

Di dalam reaktor, gas sintesis terbentuk di bawah pengaruh suhu sekitar 700°C, diperoleh dengan pemanasan dengan pembakar (13). Selanjutnya gas sintesis yang dipanaskan masuk melalui lubang (E) ke dalam lemari es (3), dimana harus didinginkan hingga suhu 30-40°C atau lebih rendah. Kemudian gas sintesis yang didinginkan keluar dari lemari es melalui lubang (I) dan melalui lubang (M) masuk ke kompresor (5), yang dapat digunakan sebagai kompresor dari lemari es rumah tangga mana pun.

Selanjutnya gas sintesis dikompresi dengan tekanan 5-10 atm. melalui lubang (H) keluar dari kompresor dan melalui lubang (O) masuk ke reaktor (6). Reaktor (6) diisi dengan katalis No. 2 yang terdiri dari 80% tembaga dan 20% seng.

Dalam reaktor yang merupakan unit peralatan terpenting ini, uap metanol terbentuk. Suhu di dalam reaktor tidak boleh melebihi 270°C, yang dapat dikontrol dengan termometer (7) dan diatur dengan keran (4). Dianjurkan untuk menjaga suhu dalam 200-250°C, atau lebih rendah.

Kemudian uap metanol dan gas sintesis yang tidak bereaksi keluar dari reaktor (6) melalui lubang (P) dan masuk ke lemari es (W) melalui lubang (L), dimana uap metanol mengembun dan keluar lemari es melalui lubang (K).

Selanjutnya, kondensat dan gas sintesis yang tidak bereaksi masuk melalui lubang (U) ke dalam kondensor (8), dimana metanol yang sudah jadi terakumulasi, yang keluar dari kondensor melalui lubang (P) dan keran (9) ke dalam wadah.

Lubang (T) pada kondensor (8) digunakan untuk memasang pengukur tekanan (10), yang diperlukan untuk memantau tekanan di kondensor. Itu dipertahankan dalam 5-10 atmosfer atau lebih, terutama dengan bantuan keran (11) dan sebagian dengan keran (9).

Lubang (X) dan keran (11) diperlukan untuk keluarnya gas sintesis yang tidak bereaksi dari kondensor, yang disirkulasikan kembali ke mixer (1) melalui lubang (A), tetapi seperti yang telah ditunjukkan oleh praktik, gas keluaran harus dibakar dalam sumbu, dan tidak mengalir kembali ke dalam sistem. Ya, ini mengurangi efisiensi, namun sangat menyederhanakan pengaturan.

Keran (9) diatur agar metanol cair murni tanpa gas terus-menerus keluar.

Akan lebih baik jika kadar metanol dalam kondensor dinaikkan dibandingkan diturunkan. Namun kasus yang paling optimal adalah ketika kadar metanol konstan (yang dapat dikontrol dengan kaca internal atau metode lain).

Keran (14) diatur sehingga tidak ada air dalam metanol, dan uap terbentuk dalam pengaduk, sebaiknya lebih sedikit daripada lebih banyak.

Memulai perangkat

Akses gas dibuka, air (14) ditutup, burner (12), (13) berfungsi. Keran (4) terbuka penuh, kompresor (5) hidup, keran (9) tertutup, keran (11) terbuka penuh.

Kemudian buka keran (14) untuk akses air, dan gunakan keran (11) untuk mengatur tekanan yang diperlukan dalam kondensor, pantau dengan pengukur tekanan (10). Namun jangan sekali-kali menutup keran (11) sepenuhnya!!!

Selanjutnya, setelah sekitar lima menit, gunakan keran (14) dan kompor yang menyala (21) untuk menaikkan suhu di dalam reaktor (6) hingga 200-250°C. Setelah itu, pembakar (21) padam, hanya diperlukan untuk pemanasan awal, karena metanol disintesis dengan pelepasan panas. Kemudian buka sedikit keran (9), dari mana aliran metanol akan mengalir. Jika alirannya konstan, buka keran (9) sedikit lagi, jika metanol bercampur gas mengalir, buka keran (14).

Secara umum, semakin tinggi produktivitas yang Anda atur pada perangkat, semakin baik.

Disarankan untuk membuat perangkat ini dari stainless steel atau besi. Semua bagian terbuat dari pipa, tabung tembaga dapat digunakan sebagai pipa penghubung tipis. Di dalam lemari es, rasio X:Y=4 harus dipertahankan, yaitu, misalnya, jika X+Y=300 mm, maka X harus sama dengan 240 mm, dan Y, karenanya, 60 mm. 240/60=4. Semakin banyak putaran yang muat di lemari es di satu sisi atau sisi lainnya, semakin baik.

Semua keran digunakan dari obor las gas. Selain keran (9) dan (11), Anda dapat menggunakan katup pengurang tekanan dari tabung gas rumah tangga atau tabung kapiler dari lemari es rumah tangga.

Mixer (1) dan reaktor (2) dipanaskan dalam posisi horizontal (lihat gambar).

Yah, mungkin itu saja. Sebagai kesimpulan, saya ingin menambahkan bahwa desain bahan bakar mobil produksi rumahan yang lebih progresif diterbitkan dalam beberapa edisi majalah Priority pada tahun 1992-93:
No.1-2 - informasi umum tentang produksi metanol dari gas alam.
No.3-4 - gambar pabrik untuk mengolah metana menjadi metanol.
No 5-6 - pemasangan, tindakan keselamatan, kontrol, instruksi untuk menyalakan peralatan.

Gambar 1 - Diagram skema perangkat

Gambar 2 - Pengaduk

Gambar 3 - Reaktor

Gambar 4 - Kulkas

Gambar 5 - Kapasitor

Gambar 6 - Reaktor

Tambahan dari Igor Kvasnikov

Saya tidak sengaja menemukan publikasi Anda di mesin pencari dan menjadi sangat tertarik dengan isinya. Setelah dilakukan review singkat, ketidakakuratan yang dilakukan penulis langsung mengemuka.

Informasi tentang "metanol" diterbitkan di majalah "Prioritas" tahun 1991, 92, 93. , tetapi proyek yang telah selesai sepenuhnya tidak pernah dipublikasikan (katalis yang dijanjikan untuk pelanggan telah dikurangi).

Edisi ini berisi gambar reaktor dengan rangkaian kendali listrik dan desain yang lebih dingin, setelah itu Pak Vaks (penulis artikel) dengan sopan meminta maaf dan mengatakan bahwa publikasi lebih lanjut akan dihentikan. atas permintaan pasukan keamanan Uni Soviet dan bagi yang ingin mengulang instalasi ini, bidang kreativitasnya tidak terbatas. Gambar 1(a) - Diagram perangkat yang dimodifikasi

Tahap 1 - seperti disebutkan sebelumnya, gas dan air harus dimurnikan (dengan filter rumah tangga, atau lebih baik lagi dengan penyuling) agar tidak langsung meracuni katalis reaktor 2 dan 6. Lebih tepatnya, patuhi rasio uap:gas sebagai 2:1. Produk yang tidak bereaksi tidak boleh dikembalikan ke tahap pertama.

Tahap ke-2 - konversi metana dimulai pada t=~400°C, tetapi pada t°C yang rendah terdapat persentase gas yang dikonversi yang rendah, t=700°C yang paling optimal, disarankan untuk mengontrolnya menggunakan termokopel.

Setelah reaktor dan lemari es, instalasi berisi pengukur tekanan (10) dan katup pengurang tekanan (11) yang disetel ke tekanan 25-35 atm (pilihan tekanan tergantung pada tingkat keausan katalis). Sebaiknya gunakan dua kompresor dari lemari es untuk memompa tekanan gas sintesis yang cukup.

Saya menyarankan Anda untuk membuat kondensor (8) bukan berbentuk silinder, tetapi berbentuk kerucut (hal ini dilakukan untuk mengurangi luas penguapan metanol) dan dengan jendela untuk memantau kadar metanol. Produk reaksi dibawa dari atas kerucut dengan menggunakan tabung (u) Ø 8 mm.

Tabung diturunkan ke dalam bejana berbentuk kerucut 10 mm di bawah saluran keluar pelambatan (P).

Gas sintesis yang tidak bereaksi dibuang melalui tabung (x) Ø 5 mm, yang dilas ke bagian atas kerucut, gas yang keluar melalui tabung ini dibakar di ujungnya, untuk mencegah nyala api keluar ke bejana kerucut, ujung tabung diisi dengan kawat tembaga.

Kadar metanol dijaga pada 2/3 dari total tinggi bejana, untuk itu lebih baik membuat jendela transparan. Untuk memastikan keamanan 100%, Anda dapat melengkapi sumbu keluaran dengan termokopel, yang sinyalnya (karena tidak adanya nyala api) secara otomatis mematikan pasokan gas ke instalasi; pengatur apa pun dari kompor gas modern cocok untuk tujuan ini .

Metode katalitik untuk memproduksi metanol (alkohol kayu) dari gas alam dijelaskan secara rinci.

Anda berada di hutan... Batang pohon yang tebal dan tipis berkerumun. Bagi seorang ahli kimia, semuanya terdiri dari bahan yang sama - kayu, yang bagian utamanya adalah bahan organik - serat (C 6 H 10 O 5) x. Serat membentuk dinding sel tumbuhan, yaitu kerangka mekanisnya; Kami memilikinya cukup murni dalam serat kertas katun dan rami; di pohon selalu ditemukan bersama dengan zat lain, paling sering lignin, dengan komposisi kimia yang hampir sama, tetapi dengan sifat yang berbeda. Rumus dasar serat C 6 H 10 O 5 sama dengan rumus pati, gula bit mempunyai rumus C 12 H 2 2O 11. Perbandingan jumlah atom hidrogen dengan jumlah atom oksigen pada rumus ini sama dengan air: 2:1. Oleh karena itu, zat ini dan zat serupa disebut “karbohidrat” pada tahun 1844, yaitu zat yang tampaknya (tetapi sebenarnya tidak) terdiri dari karbon dan air.

Serat karbohidrat memiliki berat molekul yang tinggi. Molekulnya adalah rantai panjang yang terdiri dari tautan individu. Berbeda dengan butiran pati putih, serat merupakan benang dan serabut yang kuat. Hal ini dijelaskan oleh perbedaan struktur struktural molekul pati dan serat yang kini telah terbentuk dengan tepat. Serat murni secara teknis disebut selulosa.

Pada tahun 1811, akademisi Kirchhoff membuat penemuan penting. Dia mengambil pati biasa yang diperoleh dari kentang dan mengolahnya dengan asam sulfat encer. Di bawah pengaruh H 2 SO 4 terjadi hidrolisis pati dan berubah menjadi gula:

Reaksi ini sangat penting secara praktis. Produksi pati dan sirup didasarkan pada itu.

Namun serat memiliki rumus empiris yang sama dengan pati! Artinya Anda juga bisa mendapatkan gula darinya.

Memang pada tahun 1819, sakarifikasi serat menggunakan asam sulfat encer pertama kali dilakukan. Untuk tujuan ini, asam pekat juga dapat digunakan; Ahli kimia Rusia Vogel pada tahun 1822 memperoleh gula dari kertas biasa dengan menggunakan larutan 87% H 2 SO 4.

Pada akhir abad XIX. Insinyur yang berpraktik telah tertarik untuk memperoleh gula dan alkohol dari kayu. Saat ini alkohol diproduksi dari selulosa dalam skala pabrik. Metode tersebut, ditemukan dalam tabung reaksi oleh seorang ilmuwan, kemudian dilakukan dalam peralatan baja besar milik seorang insinyur.

Ayo kunjungi pabrik hidrolisis... Serbuk gergaji, serutan atau serpihan kayu dimasukkan ke dalam reaktor besar (perkolator). Ini adalah limbah dari pabrik penggergajian atau perusahaan pengolahan kayu. Sebelumnya, sampah berharga ini dibakar atau dibuang begitu saja ke tempat pembuangan sampah. Larutan asam mineral yang lemah (0,2-0,6%) (paling sering sulfat) melewati perkolator dengan arus kontinu. Tidak mungkin menyimpan asam yang sama di dalam peralatan untuk waktu yang lama: gula yang terkandung di dalamnya, diperoleh dari kayu, mudah hancur. Dalam perkolator, tekanannya 8-10 atm, dan suhunya 170-185°. Dalam kondisi ini, hidrolisis selulosa berlangsung jauh lebih baik dibandingkan kondisi normal, ketika prosesnya sangat sulit. Perkolator menghasilkan larutan yang mengandung sekitar 4% gula. Hasil zat manis selama hidrolisis mencapai 85% dari kemungkinan teoritis (menurut persamaan reaksi).

Beras. 8. Diagram visual produksi alkohol hidrolitik dari kayu.

Bagi Uni Soviet, yang memiliki hutan luas dan terus mengembangkan industri karet sintetis, memperoleh alkohol dari kayu merupakan hal yang menarik. Pada tahun 1934, Kongres XVII Partai Komunis Seluruh Serikat (Bolshevik) memutuskan untuk sepenuhnya mengembangkan produksi alkohol dari serbuk gergaji dan limbah industri kertas. Pabrik alkohol hidrolisis Soviet pertama mulai beroperasi secara teratur pada tahun 1938. Selama tahun rencana lima tahun kedua dan ketiga, kami membangun dan meluncurkan pabrik untuk produksi alkohol hidrolisis - alkohol dari kayu. Alkohol ini kini semakin banyak diolah menjadi karet sintetis. Ini adalah alkohol dari bahan baku non-makanan. Setiap juta liter etil alkohol hidrolitik menghasilkan sekitar 3 ribu ton roti atau 10 ribu ton kentang dan, oleh karena itu, sekitar 600 hektar lahan pertanian untuk makanan. Untuk memperoleh alkohol hidrolitik sebanyak itu, diperlukan 10 ribu ton serbuk gergaji dengan kadar air 45 persen, yang dapat menghasilkan satu pabrik penggergajian kayu dengan produktivitas rata-rata per tahun beroperasi.

Di masa Soviet, siapa yang masih ingat, banyak sekali lelucon tentang alkohol yang terbuat dari serbuk gergaji. Ada rumor bahwa setelah perang, vodka murah dibuat menggunakan alkohol serbuk gergaji. Minuman ini populer disebut “suk”.

Secara umum, pembicaraan tentang produksi alkohol dari serbuk gergaji tentu saja tidak muncul begitu saja. Produk seperti itu benar-benar diproduksi. Itu disebut “alkohol hidrolisis.” Bahan baku pembuatannya memang serbuk gergaji, atau lebih tepatnya selulosa yang diambil dari limbah industri kehutanan. Secara ilmiah – dari bahan tanaman yang tidak dapat dimakan. Berdasarkan perhitungan kasar, sekitar 200 liter etil alkohol dapat diperoleh dari 1 ton kayu. Hal ini diduga memungkinkan penggantian 1,5 ton kentang atau 0,7 ton biji-bijian. Tidak diketahui apakah alkohol tersebut digunakan di penyulingan Soviet. Tentu saja, itu diproduksi hanya untuk tujuan teknis.

Harus dikatakan bahwa produksi etanol teknis dari sampah organik telah lama menggairahkan imajinasi para ilmuwan. Anda dapat menemukan literatur dari abad ke-19 yang membahas kemungkinan memproduksi alkohol dari berbagai macam bahan mentah, termasuk bahan non-makanan. Pada abad ke-20, tema ini mulai muncul dengan semangat baru. Pada tahun 1920-an, para ilmuwan di Soviet Rusia bahkan mengusulkan pembuatan alkohol dari… kotoran! Bahkan ada puisi lucu karya Demyan Bedny:

Ya, waktunya telah tiba
Setiap hari adalah keajaiban:
Vodka disuling dari kotoran -
Tiga liter per pon!

Pikiran orang Rusia akan menciptakan
Kecemburuan seluruh Eropa -
Sebentar lagi vodkanya akan mengalir
Ke dalam mulut dari pantat...

Namun, gagasan tentang kotoran masih sebatas lelucon. Namun mereka menganggap serius selulosa. Ingat, dalam “The Golden Calf” Ostap Bender memberi tahu orang asing tentang resep “stool moonshine”. Faktanya adalah bahwa selulosa masih bersifat “kimiawi” pada saat itu. Selain itu, perlu dicatat bahwa tidak hanya dapat diekstraksi dari limbah industri kehutanan. Pertanian dalam negeri setiap tahunnya menyisakan tumpukan jerami yang sangat besar - ini juga merupakan sumber selulosa yang sangat baik. Jangan biarkan kebaikan itu sia-sia. Jerami merupakan sumber terbarukan, bisa dikatakan gratis.

Hanya ada satu kendala dalam hal ini. Selain selulosa yang diperlukan dan bermanfaat, bagian tanaman yang mengalami lignifikasi (termasuk jerami) mengandung lignin, yang mempersulit keseluruhan proses. Karena adanya lignin yang sama dalam larutan, hampir tidak mungkin untuk mendapatkan “mash” yang normal, karena bahan bakunya tidak disakarifikasi. Lignin menghambat perkembangan mikroorganisme. Untuk itu diperlukan “pemberian makan” – penambahan bahan baku makanan biasa. Paling sering, peran ini dimainkan oleh tepung, pati atau molase.

Tentu saja, Anda bisa menghilangkan ligninnya. Dalam industri pulp dan kertas, hal ini secara tradisional dilakukan secara kimia, seperti perlakuan asam. Satu-satunya pertanyaan adalah di mana harus meletakkannya? Pada prinsipnya bahan bakar padat yang baik dapat diperoleh dari lignin. Itu terbakar dengan baik. Oleh karena itu, Institut Termofisika SB RAS bahkan mengembangkan teknologi tepat guna untuk pembakaran lignin. Namun sayangnya, lignin yang tersisa dari produksi pulp dan kertas kita tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar karena mengandung sulfur (akibat proses kimia). Jika Anda membakarnya, Anda akan mendapatkan hujan asam.

Ada cara lain - mengolah bahan mentah dengan uap super panas (lignin meleleh pada suhu tinggi), melakukan ekstraksi dengan pelarut organik. Di beberapa tempat, hal ini memang dilakukan, namun metode ini sangat mahal. Dalam perekonomian terencana, yang seluruh biayanya ditanggung oleh negara, cara kerja seperti ini bisa dilakukan. Namun, dalam ekonomi pasar, ternyata permainan tersebut, secara kiasan, tidak sebanding dengan apa yang diperjuangkan. Dan jika membandingkan biaya, ternyata produksi alkohol teknis (dalam istilah modern - bioetanol) dari bahan baku makanan tradisional jauh lebih murah. Itu semua tergantung pada jumlah bahan mentah yang Anda miliki. Amerika, misalnya, mengalami kelebihan produksi jagung. Jauh lebih mudah dan menguntungkan menggunakan kelebihan produksi alkohol daripada mengangkutnya ke benua lain. Di Brazil, seperti kita ketahui, surplus tebu juga digunakan sebagai bahan baku produksi bioetanol. Pada prinsipnya, ada banyak negara di dunia di mana alkohol dituangkan tidak hanya ke dalam perut, tetapi juga ke dalam tangki mobil. Dan semuanya akan baik-baik saja jika beberapa tokoh terkenal dunia (khususnya, pemimpin Kuba Fidel Castro) tidak bersuara menentang penggunaan produk pertanian yang “tidak adil” dalam kondisi ketika di beberapa negara orang menderita kekurangan gizi, atau bahkan mati kelaparan.

Secara umum, untuk memenuhi keinginan filantropis, para ilmuwan yang bekerja di bidang produksi bioetanol harus mencari teknologi yang lebih rasional dan lebih maju untuk memproses bahan mentah non-makanan. Sekitar sepuluh tahun yang lalu, spesialis dari Institut Kimia Solid State dan Mekanokimia SB RAS memutuskan untuk mengambil jalan yang berbeda - menggunakan metode mekanokimia untuk tujuan ini. Alih-alih pemrosesan bahan mentah atau pemanasan kimia yang terkenal, mereka mulai menggunakan pemrosesan mekanis khusus. Mengapa pabrik dan aktivator khusus dirancang? Inti dari metode ini adalah ini. Karena aktivasi mekanis, selulosa berpindah dari keadaan kristal ke keadaan amorf. Hal ini memudahkan enzim untuk bekerja. Tetapi hal utama di sini adalah bahwa selama pemrosesan mekanis, bahan mentah dibagi menjadi partikel-partikel berbeda - dengan kandungan lignin yang berbeda (kurang lebih). Kemudian, karena karakteristik aerodinamis yang berbeda dari partikel-partikel tersebut, mereka dapat dengan mudah dipisahkan satu sama lain menggunakan instalasi khusus.

Sekilas, semuanya sangat sederhana: giling dan selesai. Tapi hanya pada pandangan pertama. Jika semuanya sesederhana itu, maka jerami dan limbah tanaman lainnya akan digiling di semua negara. Yang benar-benar diperlukan di sini adalah menemukan intensitas yang tepat agar bahan bakunya terpisah menjadi satu kain. Jika tidak, Anda akan mendapatkan massa yang monoton. Tugas para ilmuwan adalah menemukan titik optimal yang diperlukan di sini. Dan hasil optimal ini, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, cukup sempit. Anda juga bisa melakukannya secara berlebihan. Harus dikatakan, ini adalah pekerjaan seorang ilmuwan: mengidentifikasi jalan tengah. Selain itu, aspek keekonomian juga perlu diperhatikan di sini, yaitu mengembangkan teknologi agar biaya pengolahan bahan baku secara mekanis dan kimiawi (betapapun murahnya) tidak mempengaruhi biaya produksi.

Puluhan liter alkohol luar biasa telah diperoleh di laboratorium. Yang paling mengesankan adalah alkoholnya didapat dari sedotan biasa. Apalagi tanpa menggunakan asam, basa dan uap super panas. Bantuan utama di sini adalah “pabrik ajaib” yang dirancang oleh para spesialis Institut. Pada prinsipnya, tidak ada yang menghalangi kita untuk beralih ke desain industri. Tapi itu topik lain.

Ini dia - bioetanol domestik pertama dari jerami! Masih dalam botol. Akankah kita menunggu sampai mereka mulai memproduksinya dalam tangki?